人工智能的分支及重點發(fā)展領(lǐng)域研究

郝 芳

(黃河科技學(xué)院，河南 鄭州 450000)

1 人工智能提出

人工智能通常被定義為“類人行為”、“類人思維”、“理性思維”、“理性行動”。人工智能的基礎(chǔ)是哲學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、計算機(jī)工程、控制論、語言學(xué)。人工智能的發(fā)展經(jīng)歷了孕育、誕生、早期熱情和實際困難等幾個階段。一些科學(xué)家還另給出了一個定義，即人工智能是研究和發(fā)展人類智能系統(tǒng)仿真、擴(kuò)展和擴(kuò)展的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用的一門新的技術(shù)科學(xué)。它是計算機(jī)科學(xué)的一個分支學(xué)。這兩種解釋從兩個不同的方面統(tǒng)一的得到了人工智能的定義。也就是說，人工智能科學(xué)的主要目的是研究和開發(fā)智能實體，在這種情況下，它屬于工程學(xué)。而工程的基礎(chǔ)學(xué)科是數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、歸納法、統(tǒng)計學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、控制學(xué)、工程學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和哲學(xué)。所以說人工智能是一門綜合學(xué)科。

2 人工智能的四大分支

人工智能的四大分支分別是模式識別，機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)挖掘和是智能算法。讓我們來分別解釋一下這些抽象的名詞是什么意思吧。

2.1 模式識別

模式識別是指處理和分析表示事物或現(xiàn)象的各種形式的信息的過程，如詞語與數(shù)值的邏輯關(guān)系，描述和分析對象或現(xiàn)象的分類。這有點抽象，沒關(guān)系，舉個例子，比如車牌號碼識別涉及到圖像處理和分析。車輛在道路上違規(guī)，攝像頭拍下車牌，立即可以做模式識別，在海量數(shù)據(jù)庫中拔出車牌號相關(guān)信息，即使拍攝不是很清楚，仍可進(jìn)行模糊識別，比較車牌和車型，并鎖定車輛。

這個識別和比對的過程，是需要借助模式識別工具來進(jìn)行的，其中也包含了數(shù)學(xué)中的矩陣論等理論，我們只需要知道大致的概念即可，更深入的學(xué)習(xí)如果有興趣，可以參考其他專業(yè)書籍。

2.2 機(jī)器學(xué)習(xí)

第二個分支是機(jī)器學(xué)習(xí)。即研究計算機(jī)如何模擬人類進(jìn)行的學(xué)習(xí)行為，在模擬的同時，自我學(xué)習(xí)，為了獲取新知識和新技能，對原有的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，改進(jìn)學(xué)習(xí)的方式和提高效率，滿足用戶要求通俗的解釋就是訓(xùn)練計算機(jī)或者機(jī)器自己進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后完成我們指定的任務(wù)。

比如，著名的阿爾法元打敗阿爾法狗就是一樣的道理。日本圍棋冠軍被一臺叫阿爾法狗的計算機(jī)打敗，是因為這臺計算機(jī)芯片中輸入了全部的棋譜以及變式棋譜，不管冠軍如何下棋，它都能從電腦中通過前面的模式識別方法，提取出一套有用的棋譜策略，打敗圍棋冠軍。但是，有了機(jī)器學(xué)習(xí)的分支出現(xiàn)，科學(xué)家有訓(xùn)練了一臺新的電腦，起名字叫阿爾法元。這臺計算機(jī)跟之前的強(qiáng)制性輸入全部棋譜的阿爾法狗同，它沒有輸入任何棋譜，而是輸入進(jìn)去了一套下棋的規(guī)則后，讓電腦自己和自己下棋，每一步棋遵循既定的圍棋規(guī)則。然后無序的隨意開步下棋，阿爾法元和自己下了三天三夜，然后把所有的可能布局方式全部輸入到電腦內(nèi)存中去，這個過程就叫作訓(xùn)練計算機(jī)去自我學(xué)習(xí)。之后的勝負(fù)顯而易見，阿爾法元和阿爾法狗大戰(zhàn)一百回合，以100∶0的絕對優(yōu)勢取得了勝利?？梢?，機(jī)器學(xué)習(xí)在人工智能中的重要作用。

2.3 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘,就是從大量的雜亂無章的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用的數(shù)據(jù)，把這種混沌的狀態(tài)通過挖掘的方式，提取出來。再通過知識轉(zhuǎn)化，提取有用信息，將收集的信息用于市場分析、科學(xué)探索、疾病預(yù)測等。比如，我們對城市的人口、空氣質(zhì)量、交通收數(shù)據(jù)，然后通過定性分析來看人均汽車的保有量，利用空氣質(zhì)量各個指標(biāo)之間的關(guān)系，從而定量化的制定產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保政策。要不要收排放稅或者限購等。這就要用到數(shù)據(jù)，也就是提取我們最需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘等。

2.4 智能算法

智能算法就是一種或者一類特定模式算法，這類算法可以解決某些特定的問題。例如，我們最熟悉的最短路徑可題，工程預(yù)算問題和最優(yōu)化問題等，都是智能算法。你想尋找一個最優(yōu)化的解決問題的方法，要依靠這套算法來完成。或者更厲害還的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，讓機(jī)器模擬人的大腦來進(jìn)行算法，得到的精準(zhǔn)度更高，效率更快。

3 人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域

人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，本書只是列舉出來了四個領(lǐng)域而已，它應(yīng)用領(lǐng)域包括機(jī)器人領(lǐng)域，語言識別領(lǐng)域，圖像識別領(lǐng)域和專家系統(tǒng)領(lǐng)域。

3.1 機(jī)器人領(lǐng)域

機(jī)器人最初存在于科幻小說中，這類機(jī)器人是人類對未來科技的幻想。在眾多的科技研究領(lǐng)域，人類從未放棄過對機(jī)器人的研究。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的日益成熟，以機(jī)器人為代表的人工智能(AI)開始崛起，得到了越來越多的應(yīng)用。人工智能機(jī)器人，如寵物聊天機(jī)器人，可以通過收集和分析特定傳感器的信息，理解人類語言，用人類語言進(jìn)行語言交流，并使自己的行為適應(yīng)特定的目的。

這樣的例子還挺多的。阿爾法狗系列占領(lǐng)圍棋頂點；微軟小冰自主跟網(wǎng)友斗嘴；百度老總李彥宏坐上無人駕駛車上五環(huán)；各路人工智能自動生成詩歌和小說等。

3.2 語言識別領(lǐng)域

這是一個真正與機(jī)器人相交叉的領(lǐng)域，旨在將語言和聲音轉(zhuǎn)換成經(jīng)過處理的信息：語音鎖(特定的語音識別)、語音郵件和未來的計算機(jī)輸入等。

對于醫(yī)療行業(yè)來說，語音識別技術(shù)并不是真正的新生事物，無論是國內(nèi)幾年前，還是國外的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟和高度認(rèn)可的效果，語音識別正在成為醫(yī)院信息化建設(shè)的一個熱點，它對醫(yī)院流量的優(yōu)化、醫(yī)生工作流程的日益認(rèn)可。在醫(yī)療改革的背景下，醫(yī)療保健行業(yè)面臨著太多的變化甚至變化。如何更好地集中醫(yī)護(hù)人員對治療過程本身的時間是一個大問題。語音識別技術(shù)解決了醫(yī)療行業(yè)的實際交互問題。鼠標(biāo)、鍵盤和觸摸屏都是低效的交互方式，而語音是一種更有效的方式。就像我們打字一樣，你一分鐘能打多少個字？與聲音相比立刻見分曉。因此，我們選擇以語音為出發(fā)點，解決醫(yī)務(wù)人員在大規(guī)模錄入工作中的效率問題，解決病案復(fù)制和粘貼造成的病歷同質(zhì)化和書寫過程的問題，另一方面，我們得到了最全面、最規(guī)范的數(shù)據(jù)。

3.3 圖像識別領(lǐng)域

在圖像識別領(lǐng)域，即利用計算機(jī)對圖像進(jìn)行加工處理，對呈現(xiàn)的結(jié)果用算法進(jìn)行分析，識別不同類型的對象函數(shù)，如人臉識別、紅外識別和車牌識別等。人們在日常生活和工作中經(jīng)常遇到這種技術(shù)，如條碼識別、指紋識別等。該項技術(shù)為我們的生活和用戶安全提供了保障。

人眼產(chǎn)生的視覺效果是一種非常神奇的現(xiàn)象，人眼可以很好地識別圖像。當(dāng)圖像的距離、位置和角度發(fā)生變化時，人類的感官就會發(fā)生變化，圖像會改變?nèi)搜垡暰W(wǎng)膜上圖像的大小和形狀。但這種變化不足以影響人們判斷圖像的方式。比如字寫得很潦草，或者只能辨別幾個字體特征而分辨不出來字的全部的時候，人眼仍然可以把準(zhǔn)確的字識別出來。圖像識別是人工智能領(lǐng)域中的一項重要技術(shù)，它用于人類相似的感知進(jìn)行圖像處理，這也是這項技術(shù)的核心特征和突破所在。

圖像識別的重點是尋找圖像的特性，例如，英語中的大寫字母A有一個突出的尖角，O有一個圈，B類似于有兩個圈，Y基本上可以被看作是一個線和鈍角組成，也就是說，突出特點，為了通過圖像中的有效信息識別圖像，確定圖像的內(nèi)容和性質(zhì)，并分析了它所代表的東西?？茖W(xué)家在模擬人眼識別的圖像時候，為了提高機(jī)器的人類性感知認(rèn)識，在實驗室內(nèi)建立了一套計算機(jī)程序，專門模擬人類的圖像識別活動情況，從而獲得大量的識別模型對圖像識別。計算機(jī)捕獲的圖像時，如果圖像和人的感官或者大腦的記憶相重合或者像類似，則該圖像被認(rèn)為是可以識別的。

3.4 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是一個具有像專家一樣的知識和經(jīng)驗的計算機(jī)智能系統(tǒng)。后臺數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于人腦。它有豐富的知識儲備?？梢越鉀Q非常復(fù)雜的問題。

專家系統(tǒng)研究是一個較早發(fā)展的領(lǐng)域，在現(xiàn)在發(fā)展已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用也是相當(dāng)廣泛。在教育行業(yè)也是有著不容忽視的作用。例如，有一些人工智能軟件，例如“作業(yè)幫”等拍題軟件。當(dāng)作業(yè)中遇到不會的題目時候，我們用手機(jī)拍照的方式上傳到這種搜題軟件中去，以圖片形式呈現(xiàn)上傳，計算機(jī)通過文字比對，在海量的數(shù)據(jù)庫中找到與題目非常相似的題目反饋給使用者。利用人工智能技術(shù)，利用計算機(jī)的計算和數(shù)據(jù)優(yōu)勢，模擬人類專家在特定應(yīng)用問題中的思維方式，得到超越人類的效果。

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